JP2004153367A - High frequency module, and mode converting structure and method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable mode conversion between the TEM mode and another mode to be performed among a plurality of waveguides. <P>SOLUTION: A high frequency module comprises: a TEM waveguide 10 as a first waveguide for propagating electromagnetic waves in the TEM mode; and a waveguide 20 having a multilayer structure as a second waveguide connected to the first waveguide for propagating electromagnetic waves in another mode different from the TEM mode. An end of the first waveguide is directly conductively connected to one of ground electrodes of the second waveguide in a stacking direction side of the ground electrodes. Since magnetic fields are coupled so that the direction of the magnetic field of the first waveguide and that of the magnetic field of the second waveguide are matched with each other in an H plane, mode conversion between the TEM mode and another mode can be excellently performed between the waveguides. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波またはミリ波などの高周波帯域の信号の伝搬に用いられる高周波モジュール、ならびに異なる導波路間でのモード変換を行うためのモード変換構造および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を伝送するための伝送路としては、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、同軸線路、導波管、および誘電体導波管などが知られている。これらはまた、高周波用の共振器およびフィルタを構成するものとして知られている。また、これら高周波用の構成要素をモジュール化したものとしては、ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）などがある。以下、高周波用の伝送路およびフィルタなどを構成するマイクロストリップ線路、および導波管などを総称して、導波路と呼ぶ。
【０００３】
ここで、導波路における電磁波の伝搬モードについて説明する。図１８（Ａ），（Ｂ）は、矩形導波管におけるＴＥモード（ＴＥ_１０モード）と呼ばれる状態での電界分布（同図（Ａ））と磁界分布（同図（Ｂ））とを示している。図１８（Ａ），（Ｂ）において、断面Ｓ１〜Ｓ５の位置はそれぞれ対応している。また図１９には、断面Ｓ１における電磁界分布を示す。これらの図に示したように、断面方向にのみ電界成分があり、電磁波の進行方向（管軸方向）Ｚには電界成分が存在しないような状態を「ＴＥモード」と呼ぶ。
【０００４】
また、図２０（Ａ），（Ｂ）は、ＴＭモード（ＴＭ_１１モード）と呼ばれる状態での電磁界分布を示している。図２０（Ａ）は、管軸方向Ｚに直交するＸＹ断面内での電磁界分布を示し、図２０（Ｂ）は、側面のＹＺ断面内での電磁界分布を示している。これらの図に示したように、断面方向にのみ磁界成分があり、電磁波の進行方向Ｚには磁界成分が存在しないような状態を「ＴＭモード」と呼ぶ。
【０００５】
なお、これら各モードにおいて、電界Ｅに平行な面は「Ｅ面」、磁界Ｈに平行な面は「Ｈ面」と呼ばれる。図１８（Ａ），（Ｂ）のＴＥモードの例では、ＸＹ平面に平行な面がＥ面、ＸＺ平面に平行な面がＨ面となる。
【０００６】
一方、図２１（Ａ），（Ｂ）に示したマイクロストリップ線路および同軸線路などにおいては、ＴＥＭモードと呼ばれる状態が存在する。ここで、マイクロストリップ線路とは、図２１（Ａ）に示したように、誘電体１０２を挟んでグランド（接地）導体１０１と、線路状の導体よりなる線路パターン１０３とを対向配置したものである。同軸線路は、図２１（Ｂ）に示したように、中心導体１１１の周囲を円筒状のグランド導体１１２によって取り囲んだものである。
【０００７】
図２２（Ａ），（Ｂ）は、それぞれマイクロストリップ線路および同軸線路におけるＴＥＭモードでの電磁界分布を示している。これらの図に示したように、電界成分と磁界成分の双方が断面内にのみ存在し、電磁波の進行方向Ｚにはそれらの成分が存在しないような状態を「ＴＥＭモード」と呼ぶ。
【０００８】
ところで、複数の導波路を有する高周波モジュールにおいては、各導波路を相互接続する構造が必要となる。特に、異なるモードの導波路を接続する場合には、各導波路間でモード変換を行うための構造が必要とされる。
【０００９】
従来、マイクロストリップ線路と導波管とを接続する構造としては、例えば、図２３に示したように、管路中央にリッジ部１２１を設けたいわゆるリッジ導波管の構成にする方法が知られている。マイクロストリップ線路の線路パターン１０３は、リッジ部１２１が設けられている部分に挿入される。この場合、マイクロストリップ線路がＴＥＭモード、リッジ導波管がＴＥモードであるものとすると、マイクロストリップ線路における電界分布は、図２４（Ａ）、リッジ部１２１における電界分布は、図２４（Ｂ）に示したようになる。接続部分において、双方の電界分布を合わせることにより、マイクロストリップ線路とリッジ導波管との間で、モード変換が行われる。
【００１０】
ところで最近では、多層構造の配線基板内に、積層技術によって誘電体導波管線路を形成したものが知られている。これは、誘電体を挟んで積層された複数のグランド導体と、内面がメタライズされ、グランド導体間を導通するようになされたスルーホールとを備え、これらグランド導体とスルーホールとで囲まれた領域内で電磁波を伝搬するようにしたものである。この多層構造の導波管をマイクロストリップ線路に接続する構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された構造は、基本的にリッジ導波管を用いた構造と同様であり、導波路の中央部にスルーホールを用いて階段状に擬似的なリッジ部を形成している。
【００１１】
そのほか、異なる種類の導波路を接続する構造としては、誘電体共振器における底辺の端部に入出力端子電極を備え、この入出力端子電極をプリント基板上の線路パターンに結合する例もある（特許文献２）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２１６６０５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３５００３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、異なる導波路を接続する構造は従来よりいくつか知られているが、その一方で、多層構造の導波管については比較的最近の技術であり、異種導波路との接続構造に関して、まだ開発が不十分なところがある。特に、ＴＥＭモードの導波路と多層構造の導波管とを接続する場合において、それらの間のモード変換を適切に行うための変換構造については、改善の余地がある。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の導波路間において、ＴＥＭモードとその他のモードとのモード変換を良好に行うことができる高周波モジュール、ならびにモード変換構造および方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による高周波モジュールは、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路とを備えている。第２の導波路は、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するようになされている。第１の導波路は、グランド電極の積層方向に延在し、その端部が、積層方向側から、第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通されている。また、第１の導波路と第２の導波路とが、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、第２の導波路のＨ面において磁界結合されている。
【００１６】
本発明によるモード変換構造は、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路との異なる導波路間におけるモード変換を行うためのモード変換構造であって、第２の導波路は、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するようになされており、第１の導波路が、グランド電極の積層方向に延在し、その端部が、積層方向側から、第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通され、かつ、第１の導波路と第２の導波路とが、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、第２の導波路のＨ面において磁界結合されていることにより、モード変換がなされているものである。
【００１７】
本発明によるモード変換方法は、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路とを備え、第２の導波路が、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するように構成されている構造物におけるモード変換方法であって、第１の導波路を、グランド電極の積層方向に延在し、その端部を、積層方向側から、第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通し、かつ、第１の導波路と第２の導波路とを、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、第２の導波路のＨ面において磁界結合することにより、モード変換を行うようにしたものである。
【００１８】
本発明による高周波モジュール、ならびにモード変換構造および方法では、第１の導波路にＴＥＭモードの電磁波が伝搬される。第２の導波路では、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域内を、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波が伝搬される。第１の導波路の端部は、グランド電極の積層方向側から、第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通される。そして、第１の導波路と第２の導波路とが、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、第２の導波路のＨ面において磁界結合される。これにより、第１の導波路と第２の導波路との接続部分において、ＴＥＭモードと他のモードとのモード変換が行われる。
【００１９】
本発明による高周波モジュールにおいて、第１の導波路と第２の導波路との結合部分において、グランド電極に部分的に電極を切り欠いた窓を設けるような構成にしても良い。
【００２０】
また本発明による高周波モジュールにおいて、第２の導波路が、電磁波を異なる方向に伝搬する複数の伝搬領域を有した構造となっており、第１の導波路の端部が、第２の導波路における複数の伝搬領域の境界部分において磁界結合されている構成にすることもできる。
【００２１】
この場合、第１の導波路を伝搬した電磁波が、第２の導波路における複数の伝搬領域に分岐して伝搬されるように、第１の導波路の端部が、第２の導波路における複数の伝搬領域の境界部分において磁界結合されている構成にすることもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係る高周波モジュールの第１の構成例を示している。図１は、図２および図３のＡＡ線部分の断面に対応する。図３では、図面の簡略化のため、最上層の厚みを省略し、ハッチングを施している。この高周波モジュールは、ＴＥＭモードと他のモードとの変換構造を有しており、例えば高周波信号用の伝送路およびフィルタなどに使用することができる。この高周波モジュールは、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬可能な導波路（以下、ＴＥＭ導波路という。）１０と、このＴＥＭ導波路１０に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する多層構造の導波管型導波路２０とを備えている。この構成例において、ＴＥＭ導波路１０は、本発明における「第２の導波路」の一具体例に対応し、導波管型導波路２０は、本発明における「第２の導波路」の一具体例に対応する。
【００２４】
導波管型導波路２０は、誘電体基板１２を挟んで互いに対向するグランド電極２１，２３と、これらグランド電極２１，２３間を導通する導通体としての複数のスルーホール２２とを有している。導波管型導波路２０では、それらグランド電極２１，２３とスルーホール２２とにより囲まれた領域内を、例えば図のＳ方向に電磁波が伝搬するようになっている。なお、導波管型導波路２０は、その電磁波の伝搬領域が誘電体で満たされた誘電体導波管の構成であっても良いし、内部を空洞にしたキャビティ導波管の構成であっても良い。スルーホール２２は、伝搬される電磁波が漏れ出さないよう、所定値以下（例えば信号波長の１／４以下）の間隔で設けられている。スルーホール２２の内面は、メタライズされている。スルーホール２２の断面形状は、円形に限らず、多角形または楕円等、他の形状であっても良い。
【００２５】
導波管型導波路２０において、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ１付近には、ＴＥＭ導波路１０との結合調整用の結合窓１１が設けられている。図の例では、上側のグランド電極２３に結合窓１１を設け、ＴＥＭ導波路１０をその周辺に結合するようにしている。結合窓１１は、グランド電極２３を部分的に、例えば矩形状に切り欠いて形成されている。なお、結合窓１１を下側のグランド電極２１に設け、ＴＥＭ導波路１０を下側のグランド電極２１側に結合するようにしても良い。また、接続位置Ｐ１を、結合窓１１に対し図示した位置とは反対側（対称位置側）に設けるようにしても良い。すなわち、図の例では、結合窓１１から見て接続位置Ｐ１が導波管型導波路２０の内側寄りに設けられているが、結合窓１１から見て外側（周辺側）寄りに設けられていても良い。
【００２６】
ＴＥＭ導波路１０は、例えばマイクロストリップ線路、または同軸線路などの導波路であり、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬可能であれば、特に限定されるものではない。ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路２０のグランド電極２１，２３の積層方向（Ｙ方向）に延在し、その端部が、積層方向側から、ひとつのグランド電極２３に直接的に接続され、導通されている。また、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路２０のＨ面（磁界に平行な面）において磁界結合されている。なお、導波管型導波路２０がＴＥモードで、電磁波の進行方向Ｓが図１のＺ方向のとき、導波管型導波路２０のＨ面は図のＸＺ平面に平行な面となる。
【００２７】
この高周波モジュールにおいて、ＴＥＭ導波路１０と導波管型導波路２０との接続部およびその近傍におけるＨ面内での磁界分布は、概略図３に示したようになる。ＴＥＭ導波路１０は、ＴＥＭモードであるからその磁界分布は、ＴＥＭ導波路１０の周囲に環状に分布している。しかし、接続部近傍においては、端部がグランド電極２３に導通されているので、ＴＥＭ導波路１０の磁界Ｈ１は、主に接続部周辺に設けられた結合窓１１付近に分布している。一方、導波管型導波路２０の磁界Ｈ２は、例えば最低次のＴＥモード（ＴＥ_１０モード）であるものとすると、Ｈ面内においては管壁に沿って渦状に分布している。従って、導波管型導波路２０のＨ面内において図示したように、ＴＥＭ導波路１０の結合窓１１内での磁界Ｈ１の方向と、導波管型導波路２０の磁界Ｈ２の方向とを一致させることにより、結合窓１１の近傍で磁界結合がなされ、ＴＥＭモードからＴＥモードへの変換がなされる。
【００２８】
図６〜図８は、本発明の一実施の形態に係る高周波モジュールの第２の構成例を示している。図６は、図７および図８のＢＢ線部分の断面に対応する。図７では、図面の簡略化のため、中間層の厚みを省略し、ハッチングを施している。この高周波モジュールは、図１〜図３に示した高周波モジュールと同様、ＴＥＭモードと他のモードとの変換構造を有している。この高周波モジュールが、図１〜図３に示した高周波モジュールと異なるのは、導波管型導波路３０の部分である。この構成例では、導波管型導波路３０が、本発明における「第２の導波路」の一具体例に対応する。
【００２９】
導波管型導波路３０は、２つの誘電体基板４２，４３と、これら誘電体基板４２，４３上に設けられた互いに対向する３層のグランド電極３１，３３，３４と、これらグランド電極３１，３３，３４の少なくとも２層間を導通する導通体としての複数のスルーホール３２，４５とを有している。下側グランド電極３１は、下側の誘電体基板４２の底面に一様に設けられている。上側グランド電極３３は、上側の誘電体基板４３の上面に一様に設けられている。中間グランド電極３４は、誘電体基板４２，４３の間に設けられている。
【００３０】
スルーホール３２，４５は、伝搬される電磁波が漏れ出さないよう、所定値以下（例えば信号波長の１／４以下）の間隔で設けられている。スルーホール３２，４５の内面は、メタライズされている。スルーホール３２，４５の断面形状は、円形に限らず、多角形または楕円等、他の形状であっても良い。スルーホール４５は、上側グランド電極３３と中間グランド電極３４とを導通している。スルーホール３２は、下側グランド電極３１と中間グランド電極３４とを導通している。スルーホール４５は、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ１の周囲を取り囲むように配置されている。
【００３１】
この導波管型導波路３０では、下側グランド電極３１、中間グランド電極３４およびスルーホール３２により囲まれた領域内を、例えば図のＳ方向に電磁波が伝搬するようになっている。なお、導波管型導波路３０は、その電磁波の伝搬領域が誘電体で満たされた誘電体導波管の構成であっても良いし、内部を空洞にしたキャビティ導波管の構成であっても良い。
【００３２】
この構成例では、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路３０のグランド電極３１，３３，３４の積層方向（Ｙ方向）に延在し、その端部が、上側グランド電極３３を介して積層方向側から、中間グランド電極３４に直接的に接続され、導通されるようになっている。このため、上側グランド電極３３には、ＴＥＭ導波路１０が挿通される挿通孔４４が設けられている。また、中間グランド電極３４には、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ１付近に結合調整用の結合窓４１が設けられている。結合窓４１は、中間グランド電極３４を部分的に、例えば矩形状に切り欠いて形成されている。挿通孔４４および結合窓４１は、図８などから分かるようにスルーホール４５に囲まれた領域内に設けられている。
【００３３】
この構成例においても、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路３０のＨ面において磁界結合されている。この高周波モジュールにおいて、ＴＥＭ導波路１０と導波管型導波路３０との接続部およびその近傍におけるＨ面内での磁界分布は、概略図８に示したようになる。接続部近傍におけるＴＥＭ導波路１０の磁界Ｈ１は、上述の第１の構成例と同様、主に接続部周辺に設けられた結合窓４１付近に分布している。一方、導波管型導波路３０の磁界Ｈ２は、例えば最低次のＴＥモード（ＴＥ_１０モード）であるものとすると、Ｈ面内においては管壁に沿って渦状に分布している。従って、導波管型導波路３０のＨ面内において図示したように、ＴＥＭ導波路１０の結合窓４１内での磁界Ｈ１の方向と、導波管型導波路３０の磁界Ｈ２の方向とを一致させることにより、結合窓４１の近傍で磁界結合がなされ、ＴＥＭモードからＴＥモードへの変換がなされる。
【００３４】
このように、以上の各構成の高周波モジュールでは、第１の導波路としてのＴＥＭ導波路１０に、ＴＥＭモードの電磁波が伝搬される。ＴＥＭモードの電磁波は、ＴＥＭモード以外のモードを伝搬する第２の導波路（導波管型導波路２０，３０）へと伝搬される。第１の導波路と第２の導波路との接続部分においては、図３および図８に示したように、第２の導波路のＨ面内において、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界Ｈ１の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界Ｈ２の方向とが一致するように、磁界結合がなされ、これにより、ＴＥＭモードから他のモードへと変換がなされる。
【００３５】
ここで、図１〜図３の第１の構成例を例に、磁界結合の度合いを調整する方法について説明する。
【００３６】
まず、第１の調整方法として、結合窓１１の幅Ｗ（図３）によって調整する方法がある。この場合、幅Ｗを短くすると、結合の度合いが弱くなるように作用する。
【００３７】
次に、第２の調整方法として、導波管型導波路２０における磁界の強度分布を考慮し、ＴＥＭ導波路１０を接続する位置自体で調整する方法がある。図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、一般に多角形状の導波管（キャビティ共振器）では、多角形状の各辺の中央付近で磁界強度が最大になる。なお図９（Ａ），（Ｂ）は、それぞれＨ面方向の断面形状が四角形状および三角形状の導波管における、Ｈ面内での磁界分布を示している。図中、ハッチングを施した領域が磁界強度が強い領域である。
【００３８】
従って、図３に示したように、ＴＥＭ導波路１０を導波管型導波路２０の辺（スルーホールによって２２によって形成された側壁面）の中央付近で接続し、結合窓１１もその周辺に設ければ、そこは磁界強度が強いので、結合の度合いが強くなる。一方、接続位置Ｐ１および結合窓１１を、例えば図４（Ａ），（Ｂ）における矢印方向へ移動させ、辺の中央から離れた位置で結合すれば、それだけ結合の度合いが弱くなる。図４（Ａ）は、接続位置Ｐ１および結合窓１１を、辺の端部に配置した例であり、（Ｂ）は、管路の中心部に配置した例である。
【００３９】
次に、第３の調整方法として、図５に示したように、結合窓１１とは異なる位置に別途結合調整用の調整窓１３を設ける方法がある。調整窓１３は、結合窓１１と同様、グランド電極２３を部分的に例えば矩形状に切り欠いて形成されている。調整窓１３は、例えば接続位置Ｐ１を挟んで結合窓１１とは反対側の位置に配置される。
【００４０】
この場合、接続位置Ｐ１周辺においては、ＴＥＭ導波路１０による磁界は、主に結合窓１１と調整窓１３との付近に分布する。そして、それらの磁界Ｈ１１，Ｈ１２は、逆向きになる。従って、結合窓１１における磁界Ｈ１１の方向は、導波管型導波路２０の磁界Ｈ２の方向と一致する。一方、調整窓１３における磁界Ｈ１２の方向は、磁界Ｈ２の方向と逆向きになり、結合が打ち消される方向に働く。このため、結合窓１１の幅Ｗ１と調整窓１３の幅Ｗ２とを調節することにより、結合調整を行うことができる。例えば、結合窓１１の幅Ｗ１を一定のまま、調整窓１３の幅Ｗ２を大きくしていくと、結合はしだいに弱くなる。
【００４１】
なお、以上の説明では、電磁波が第１の導波路から第２の導波路側へと伝搬されるものとしていたが、これとは逆に、電磁波が第２の導波路から第１の導波路側へと伝搬されるようにしても良い。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の導波路の端部を、グランド電極の積層方向側から、直接的に第２の導波路のグランド電極のひとつに導通させ、かつ、第１の導波路と第２の導波路との磁界の方向を、Ｈ面内において一致させて磁界結合するようにしたので、各導波路間において、ＴＥＭモードとその他のモードとのモード変換を良好に行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれぱ、第１の導波路を、グランド電極に直接または間接的に第２の導波路のグランド電極に導通させているので、その接続位置を変化させることなく、広い周波数帯域において最大効率での結合を行うことが可能である。
【００４４】
このことを図１０（Ａ），（Ｂ）に示した比較例のモード変換構造を参照して説明する。図１０（Ａ）は、このモード変換構造の平面図、図１０（Ｂ）は側面方向の構成を示している。このモード変換構造では、第２の導波路３２０におけるグランド電極３２１の一部に結合窓３２２が形成されている。この第２の導波路３２０に、端部が開放（オープン）端となっているマイクロストリップ線路などの第１の導波路３１０を最大効率で結合させることを考える。この場合、図に示したように、第１の導波路３１０の開放端からλ／４（λ；信号波長）の長さの所に結合窓３２２を位置させることで、結合の度合いが最大になる。しかし、このようなモード変換構造の場合、最大効率で結合させようとすると、信号周波数に応じて、第１の導波路３１０と結合窓３２２との位置関係を修正する必要がある。
【００４５】
これに対し、本実施の形態のモード変換構造の場合、接続部分において、第１の導波路と第２の導波路とが直接導通されているので、信号周波数が変わったとしても、接続位置の調整をすることなく、常に最大効率で結合（モード変換）させることができる。すなわち、広帯域において最大効率での結合を行うことが可能となる。
【００４６】
［変形例］
次に、以上の高周波モジュール、ならびにモード変換構造および方法の変形例について説明する。
【００４７】
＜第１の変形例＞
図１１は、本変形例における高周波モジュールの構成を示している。図１２には、この高周波モジュールの平面図を示す。図１１では、図面の簡略化のため、最上層の厚みを省略し、ハッチングを施している。本変形例は、第２の導波路を多重モード（２重モード）の導波管型導波路９０とした構成例である。この構成例では、２重モードの導波管型導波路９０の信号の入出力部に、ＴＥＭ導波路１０が接続されるようになっている。
【００４８】
導波管型導波路９０は、誘電体基板７２と、互いに対向するグランド電極９１，９３と、これらグランド電極９１，９３間を導通する導通体としての複数のスルーホール９２とを有し、それらグランド電極９１，９３とスルーホール９２とにより囲まれた領域内を、例えば図のＳ１，Ｓ２方向に電磁波が２つのモードで伝搬するようになっている。スルーホール９２は、全体として例えば略正方形状に配列されている。
【００４９】
ＴＥＭ導波路１０と導波管型導波路９０との接続構造は、基本的に、図１〜図３に示した第１の構成例と同様であり、導波管型導波路９０において、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ１１，Ｐ１２付近には、ＴＥＭ導波路１０との結合調整用の結合窓７１，８１が設けられている。図の例では、上側のグランド電極９３に結合窓７１，８１を設け、ＴＥＭ導波路１０をその周辺に結合するようにしている。なお、結合窓７１，８１を下側のグランド電極９１に設け、ＴＥＭ導波路１０を下側のグランド電極９１側に結合するようにしても良い。
【００５０】
本変形例においても、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路９０のグランド電極９１，９３の積層方向（Ｙ方向）に延在し、その端部が、積層方向側から、ひとつのグランド電極９３に直接的に接続され、導通される。また、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路９０のＨ面において磁界結合されている。本変形例では、例えば接続位置Ｐ１１側に信号が入力され、接続位置Ｐ１２側から信号が出力される。
【００５１】
図１３（Ａ），（Ｂ）に、この導波管型導波路９０の２つのモードにおける磁界分布を示す。この導波管型導波路９０では、構造的な対称面９６に対して平行に磁界分布が生じる第１のモード（図１３（Ａ））と、対称面９６に対して垂直に磁界分布が生じる第２のモード（図１３（Ｂ））とが存在する。また、この導波管型導波路９０では、対称面９６とは反対側の対角位置９４，９５において、電磁波の伝搬領域の形状を変えることにより、信号周波数の帯域を調整することができる。例えば、伝搬領域の形状を、図示したように角を削り取ったような形状にすることにより、帯域を広げることができる。
【００５２】
なお、２重モードの導波路は、以上の構成以外にも種々のものがある。例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したような２つの磁界分布モードで励振するような導波路がある。この導波路においても、構造的な対称面９７に対して平行に磁界分布が生じる第１のモード（図１４（Ｂ））と、対称面９６に対して垂直に磁界分布が生じる第２のモード（図１４（Ａ））とが存在する。このように他の構成の２重モードの導波路に対しても、本実施の形態のモード変換構造を適用することが可能である。
【００５３】
このように、本変形例によれば、２重モードの導波管型導波路９０に対してもＴＥＭモードの導波路を接続し、ＴＥＭモードと他のモード間との変換を行うことができる。
【００５４】
＜第２の変形例＞
図１５〜図１７は、本変形例における高周波モジュールの構成を示している。図１５では、図面の簡略化のため、中間層の厚みを省略し、ハッチングを施している。図１７は、図１５におけるＣＣ線部分の断面に対応する。
【００５５】
これまでの各構成例の高周波モジュールでは、第２の導波路側における電磁波の伝搬領域はひとつだけであったが、本変形例では、第２の導波路としての多層構造の導波管型導波路６０が、電磁波の伝搬領域を複数有している。
【００５６】
導波管型導波路６０は、２つの誘電体基板５２，５３と、これら誘電体基板５２，５３上に設けられた互いに対向する３層のグランド電極６１，６３，６４と、これらグランド電極６１，６３，６４の少なくとも２層間を導通する導通体としての複数のスルーホール５５，６２とを有している。下側グランド電極６１は、下側の誘電体基板５２の底面に一様に設けられている。上側グランド電極６３は、上側の誘電体基板５３の上面に一様に設けられている。中間グランド電極６４は、誘電体基板５２，５３の間に一様に設けられている。これら下側グランド電極６１、中間グランド電極６４、および上側グランド電極６３の各層の平面構成を、それぞれ図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【００５７】
スルーホール５５，６２は、伝搬される電磁波が漏れ出さないよう、所定値以下（例えば信号波長の１／４以下）の間隔で設けられている。スルーホール５５，６２の内面は、メタライズされている。スルーホール５５，６２の断面形状は、円形に限らず、多角形または楕円等、他の形状であっても良い。スルーホール６２は、上側グランド電極６３と中間グランド電極６４とを導通している。スルーホール５５は、下側グランド電極６１と中間グランド電極６４とを導通している。スルーホール６２は、上側グランド電極６３と中間グランド電極６４との間で、例えばＨ字状に配置されている。スルーホール５５は、例えば、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ２１の周囲を取り囲むように配置されている。
【００５８】
この導波管型導波路６０では、上側グランド電極６３、中間グランド電極６４およびスルーホール６２により囲まれた２つの伝搬領域５０Ａ，５０Ｂ内を、異なる方向Ｓ１１，Ｓ１２に電磁波が伝搬するようになっている。なお、この導波管型導波路６０は、その電磁波の伝搬領域５０Ａ，５０Ｂが誘電体で満たされた誘電体導波管の構成であっても良いし、内部を空洞にしたキャビティ導波管の構成であっても良い。
【００５９】
この構成例では、ＴＥＭ導波路１０は、導波管型導波路６０のグランド電極６１，６３，６４の積層方向（Ｙ方向）に延在し、その端部が、下側グランド電極６１を介して積層方向側から、中間グランド電極６４に直接的に接続され、導通されるようになっている。このため、下側グランド電極６１には、ＴＥＭ導波路１０が挿通される挿通孔５４が設けられている。また、中間グランド電極６４には、ＴＥＭ導波路１０との接続位置Ｐ２１付近に結合調整用の結合窓５１Ａ，５１Ｂが設けられている。結合窓５１Ａ，５１Ｂは、中間グランド電極６４を部分的に、例えば矩形状に切り欠いて形成されている。挿通孔５４および結合窓５１Ａ，５１Ｂは、スルーホール５５に囲まれた領域内に設けられている。
【００６０】
本変形例では、接続位置Ｐ２１が、中間グランド電極６４における２つの伝搬領域５０Ａ，５０Ｂの境界部分に設定されている。また、結合窓５１Ａが、第１の伝搬領域５０Ａに対応する位置に設けられ、結合窓５１Ｂが、第２の伝搬領域５０Ｂに対応する位置に設けられている。これらの構造により、ＴＥＭ導波路１０が、２つの伝搬領域５０Ａ，５０ＢのそれぞれのＨ面において磁界結合され、ＴＥＭ導波路１０を伝搬した電磁波が、２つの伝搬領域５０Ａ，５０Ｂに分岐して伝搬されるようになっている。
【００６１】
すなわち、図１６（Ｂ）に示したように、接続位置Ｐ２１周辺においては、ＴＥＭ導波路１０による磁界は、主に結合窓５１Ａ，５１Ｂの付近に分布する。そして、それらの磁界Ｈ１１，Ｈ１２は、逆向きになる。ここで、接続部分において、導波管型導波路６０の各伝搬領域５０Ａ，５０Ｂにおける磁界Ｈ２１，２２の方向を、ＴＥＭ導波路１０の磁界Ｈ１１，Ｈ１２の方向と同じになるように設定すれば、各伝搬領域５０Ａ，５０ＢのそれぞれのＨ面内において、良好に磁界結合がなされ、ＴＥＭモードから他のモードへの変換がなされる。
【００６２】
本変形例によれば、ＴＥＭモードで伝搬されたひとつの高周波信号を、他のモードで複数に分岐して伝搬することができる。この変形例のモード変換構造は、デュプレクサなどに好適に用いることができる。
【００６３】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、第２の導波路（導波管型導波路）におけるグランド電極間を導通する構造として、スルーホールを用いた例を挙げたが、スルーホールとは異なる構造の導通体を用いるようにしても良い。例えば、スルーホールに代えて溝状の構造部分を設け、その内面をメタライズして金属壁とするような構成にしても良い。このような金属壁は、例えばマイクロマシン工法により作成することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波モジュール、モード変換構造、または、モード変換方法によれば、第１の導波路の端部を、グランド電極の積層方向側から、直接的に第２の導波路のグランド電極のひとつに導通させ、かつ、第１の導波路と第２の導波路とを、第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、第２の導波路のＨ面において磁界結合させるようにしたので、各導波路間において、ＴＥＭモードとその他のモードとのモード変換を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高周波モジュールの一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した高周波モジュールの斜視図である。
【図３】図１に示した高周波モジュールの平面図である。
【図４】図１に示した高周波モジュールにおける結合調整の説明図である。
【図５】図１に示した高周波モジュールにおける結合調整の他の説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る高周波モジュールの他の構成例を示す断面図である。
【図７】図６に示した高周波モジュールの斜視図である。
【図８】図６に示した高周波モジュールにおける中間層の平面図である。
【図９】多角形状の導波管における磁界分布の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る高周波モジュールに対する比較例を示す説明図である。
【図１１】第１の変形例の高周波モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示した高周波モジュールの平面図である。
【図１３】図１１に示した高周波モジュールにおける磁界分布のモードを示す説明図である。
【図１４】２重モードの他の例を示す説明図である。
【図１５】第２の変形例の高周波モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示した高周波モジュールにおける各層の構成を示す平面図である。
【図１７】図１５に示した高周波モジュールの断面図である。
【図１８】ＴＥモードの導波管における電磁界分布の説明図である。
【図１９】ＴＥモードの導波管におけるＥ面内での電磁界分布を示す説明図である。
【図２０】ＴＭモードの導波管における電磁界分布の説明図である。
【図２１】マイクロストリップ線路および同軸線路の構成図である。
【図２２】マイクロストリップ線路および同軸線路におけるＴＥＭモードの電磁界分布を示す説明図である。
【図２３】従来のマイクロストリップ線路と導波管との接続構造の例を示す斜視図である。
【図２４】図２３に示した接続構造における電界分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…ＴＥＭ導波路、１１，４１，５１Ａ，５１Ｂ，７１，８１…結合窓、２０，３０，６０，９０…導波管型導波路、１５，２２，４２…スルーホール。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency module used for transmitting signals in a high-frequency band such as a microwave or a millimeter wave, and a mode conversion structure and a method for performing mode conversion between different waveguides.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, strip lines, microstrip lines, coaxial lines, waveguides, dielectric waveguides, and the like have been known as transmission lines for transmitting high-frequency signals in a microwave band, a millimeter wave band, or the like. They are also known as constituting high frequency resonators and filters. In addition, MMICs (monolithic microwave integrated circuits) are examples of modularized components for these high frequencies. Hereinafter, a microstrip line, a waveguide, and the like that constitute a high-frequency transmission line and a filter are collectively referred to as a waveguide.
[0003]
Here, the propagation mode of the electromagnetic wave in the waveguide will be described. FIGS. 18A and 18B show a TE mode (TE mode) in a rectangular waveguide.₁₀ (Mode), the electric field distribution (FIG. 2A) and the magnetic field distribution (FIG. 2B). 18A and 18B, the positions of the cross sections S1 to S5 correspond to each other. FIG. 19 shows an electromagnetic field distribution in the cross section S1. As shown in these figures, a state in which an electric field component exists only in the cross-sectional direction and no electric field component exists in the traveling direction (tube axis direction) Z of the electromagnetic wave is called a “TE mode”.
[0004]
FIGS. 20A and 20B show the TM mode (TM mode).₁₁ Mode) in the state referred to as “mode”. FIG. 20A shows the electromagnetic field distribution in the XY section orthogonal to the tube axis direction Z, and FIG. 20B shows the electromagnetic field distribution in the YZ section on the side surface. As shown in these figures, a state in which a magnetic field component exists only in the cross-sectional direction and no magnetic field component exists in the traveling direction Z of the electromagnetic wave is called a “TM mode”.
[0005]
In each of these modes, a plane parallel to the electric field E is called an “E plane”, and a plane parallel to the magnetic field H is called an “H plane”. In the example of the TE mode in FIGS. 18A and 18B, a plane parallel to the XY plane is an E plane, and a plane parallel to the XZ plane is an H plane.
[0006]
On the other hand, in the microstrip line and the coaxial line shown in FIGS. 21A and 21B, a state called a TEM mode exists. Here, the microstrip line is, as shown in FIG. 21A, a ground (ground)conductor 101 and aline pattern 103 made of a line-shaped conductor arranged opposite to each other with a dielectric 102 interposed therebetween. is there. As shown in FIG. 21B, the coaxial line is formed by surrounding thecenter conductor 111 with acylindrical ground conductor 112.
[0007]
FIGS. 22A and 22B show the electromagnetic field distribution in the TEM mode in the microstrip line and the coaxial line, respectively. As shown in these figures, a state in which both the electric field component and the magnetic field component exist only in the cross section and do not exist in the traveling direction Z of the electromagnetic wave is called a “TEM mode”.
[0008]
Incidentally, a high-frequency module having a plurality of waveguides requires a structure for interconnecting the respective waveguides. In particular, when connecting waveguides of different modes, a structure for performing mode conversion between the waveguides is required.
[0009]
Conventionally, as a structure for connecting a microstrip line and a waveguide, for example, as shown in FIG. 23, a method of forming a so-called ridge waveguide in which aridge portion 121 is provided at the center of a pipeline is known. ing. Theline pattern 103 of the microstrip line is inserted into a portion where theridge portion 121 is provided. In this case, assuming that the microstrip line is in the TEM mode and the ridge waveguide is in the TE mode, the electric field distribution in the microstrip line is shown in FIG. 24A, and the electric field distribution in theridge portion 121 is shown in FIG. It becomes as shown in. At the connection portion, mode conversion is performed between the microstrip line and the ridge waveguide by matching both electric field distributions.
[0010]
By the way, recently, there has been known one in which a dielectric waveguide line is formed by a lamination technique in a wiring board having a multilayer structure. This is provided with a plurality of ground conductors laminated with a dielectric interposed therebetween, and a through hole having an inner surface metallized and conducting between the ground conductors, and surrounded by the ground conductor and the through hole. The electromagnetic wave is propagated within. As a structure for connecting the waveguide having the multilayer structure to the microstrip line, for example, there is a structure described inPatent Document 1 below. The structure described inPatent Document 1 is basically the same as the structure using a ridge waveguide, and a pseudo ridge portion is formed in a stepwise shape using a through hole at the center of the waveguide. I have.
[0011]
As another structure for connecting different types of waveguides, there is an example in which an input / output terminal electrode is provided at the bottom end of the dielectric resonator, and this input / output terminal electrode is coupled to a line pattern on a printed circuit board ( Patent Document 2).
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2000-216605 A
[Patent Document 2]
JP 2002-135003 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, several structures for connecting different waveguides are conventionally known. On the other hand, a multilayer waveguide is a relatively recent technology, and a structure for connecting to a heterogeneous waveguide is known. , There are still areas where development is inadequate. In particular, when a TEM mode waveguide is connected to a multilayered waveguide, there is room for improvement in a conversion structure for appropriately performing mode conversion between them.
[0014]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a high-frequency module capable of favorably performing mode conversion between a TEM mode and another mode between a plurality of waveguides, and a mode conversion structure and It is to provide a method.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
A high-frequency module according to the present invention includes a first waveguide that propagates an electromagnetic wave in a TEM mode, and a second waveguide that is coupled to the first waveguide and propagates an electromagnetic wave in another mode different from the TEM mode. It has. The second waveguide has a region surrounded by at least two layers of ground electrodes opposing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes, and the second waveguide is configured to allow electromagnetic waves to propagate through the region. Has been done. The first waveguide extends in the direction in which the ground electrodes are laminated, and its end is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the lamination direction side. Further, the first waveguide and the second waveguide are aligned so that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated to the first waveguide and the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated to the second waveguide match. At the H plane of the second waveguide.
[0016]
The mode conversion structure according to the present invention includes a first waveguide that propagates a TEM mode electromagnetic wave, and a second waveguide that is coupled to the first waveguide and propagates an electromagnetic wave of another mode different from the TEM mode. A mode conversion structure for performing mode conversion between different waveguides, wherein the second waveguide comprises at least two layers of ground electrodes facing each other, and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes. And an electromagnetic wave propagates in the region. The first waveguide extends in the laminating direction of the ground electrode, and the end portion extends from the laminating direction side. The first waveguide and the second waveguide are electrically connected directly to one of the ground electrodes of the second waveguide, and the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated through the first waveguide and the direction of the second Magnetic field of electromagnetic wave propagated through waveguide As the direction coincides, by being magnetically coupled in the H-plane of the second waveguide, in which mode conversion has been made.
[0017]
The mode conversion method according to the present invention includes a first waveguide that propagates an electromagnetic wave in a TEM mode, and a second waveguide that is coupled to the first waveguide and propagates an electromagnetic wave in another mode different from the TEM mode. Wherein the second waveguide has a region surrounded by at least two layers of ground electrodes facing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes, and electromagnetic waves pass through the region. A mode conversion method for a structure configured to propagate, comprising: a first waveguide extending in a stacking direction of a ground electrode, and an end portion extending from a stacking direction side to a second waveguide. Of the electromagnetic wave propagated through the first waveguide and the second waveguide through the first waveguide and the second waveguide. So that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave matches By magnetically coupled in the H plane of the second waveguide, in which to perform the mode conversion.
[0018]
In the high-frequency module and the mode conversion structure and method according to the present invention, a TEM mode electromagnetic wave is propagated through the first waveguide. In the second waveguide, an electromagnetic wave of another mode different from the TEM mode is provided in a region surrounded by at least two layers of ground electrodes facing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes. Propagated. The end of the first waveguide is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the lamination direction side of the ground electrode. The first waveguide and the second waveguide are aligned so that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated to the first waveguide and the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated to the second waveguide match. At the H plane of the second waveguide. As a result, mode conversion between the TEM mode and another mode is performed at the connection between the first waveguide and the second waveguide.
[0019]
In the high-frequency module according to the present invention, a configuration may be employed in which a ground electrode is provided with a partially cut-out window at the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide.
[0020]
Further, in the high-frequency module according to the present invention, the second waveguide has a structure having a plurality of propagation regions for propagating electromagnetic waves in different directions, and the end of the first waveguide is formed by the second waveguide. May be configured to be magnetically coupled at the boundary between the plurality of propagation regions.
[0021]
In this case, the end of the first waveguide is connected to the second waveguide so that the electromagnetic wave propagated through the first waveguide is branched and propagated to a plurality of propagation regions in the second waveguide. A configuration in which a magnetic field is coupled at a boundary between a plurality of propagation regions may be employed.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
1 to 3 show a first configuration example of a high-frequency module according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 corresponds to a cross section taken along line AA of FIGS. 2 and 3. In FIG. 3, the thickness of the uppermost layer is omitted and hatched for simplification of the drawing. This high-frequency module has a conversion structure between a TEM mode and another mode, and can be used, for example, as a transmission line and a filter for a high-frequency signal. The high-frequency module includes a waveguide (hereinafter, referred to as a TEM waveguide) 10 capable of transmitting an electromagnetic wave in a TEM mode, and a multilayer coupled to theTEM waveguide 10 and transmitting an electromagnetic wave in another mode different from the TEM mode. And awaveguide type waveguide 20 having a structure. In this configuration example, theTEM waveguide 10 corresponds to one specific example of the “second waveguide” in the present invention, and thewaveguide type waveguide 20 corresponds to one specific example of the “second waveguide” in the present invention. This corresponds to a specific example.
[0024]
Thewaveguide 20 hasground electrodes 21 and 23 facing each other with thedielectric substrate 12 interposed therebetween, and a plurality of through-holes 22 as conductors that conduct between theground electrodes 21 and 23. I have. In thewaveguide 20, an electromagnetic wave propagates in a region surrounded by theground electrodes 21 and 23 and the throughhole 22, for example, in the S direction in the drawing. Note that thewaveguide 20 may have a configuration of a dielectric waveguide in which the propagation region of the electromagnetic wave is filled with a dielectric, or a configuration of a cavity waveguide having a hollow inside. May be. The through holes 22 are provided at intervals of a predetermined value or less (for example, 1/4 or less of the signal wavelength) so that the transmitted electromagnetic wave does not leak. The inner surface of the throughhole 22 is metallized. The cross-sectional shape of the throughhole 22 is not limited to a circle, but may be another shape such as a polygon or an ellipse.
[0025]
In thewaveguide 20, acoupling window 11 for adjusting coupling with theTEM waveguide 10 is provided near the connection position P <b> 1 with theTEM waveguide 10. In the illustrated example, thecoupling window 11 is provided in theupper ground electrode 23, and theTEM waveguide 10 is coupled to the periphery thereof. Thecoupling window 11 is formed by partially cutting theground electrode 23 into, for example, a rectangular shape. Note that thecoupling window 11 may be provided on thelower ground electrode 21 and theTEM waveguide 10 may be coupled to thelower ground electrode 21 side. Further, the connection position P1 may be provided on the opposite side (symmetrical position side) to the illustrated position with respect to thecoupling window 11. That is, in the example of the drawing, the connection position P1 is provided closer to the inside of thewaveguide 20 when viewed from thecoupling window 11, but is provided closer to the outside (peripheral side) when viewed from thecoupling window 11. May be.
[0026]
TheTEM waveguide 10 is, for example, a waveguide such as a microstrip line or a coaxial line, and is not particularly limited as long as it can propagate a TEM mode electromagnetic wave. TheTEM waveguide 10 extends in the stacking direction (Y direction) of theground electrodes 21 and 23 of thewaveguide 20, and its end is directly connected to oneground electrode 23 from the stacking direction side. Connected and conducting. TheTEM waveguide 10 is magnetically coupled on the H-plane (plane parallel to the magnetic field) of thewaveguide 20. When thewaveguide 20 is in the TE mode and the traveling direction S of the electromagnetic wave is the Z direction in FIG. 1, the H plane of thewaveguide 20 is parallel to the XZ plane in the figure.
[0027]
In this high-frequency module, the magnetic field distribution in the H plane at the connection between theTEM waveguide 10 and thewaveguide 20 and in the vicinity thereof is as shown in FIG. Since theTEM waveguide 10 is in the TEM mode, its magnetic field distribution is annularly distributed around theTEM waveguide 10. However, since the end portion is electrically connected to theground electrode 23 near the connection portion, the magnetic field H1 of theTEM waveguide 10 is mainly distributed near thecoupling window 11 provided around the connection portion. On the other hand, the magnetic field H2 of thewaveguide 20 is, for example, the lowest TE mode (TE mode).₁₀ Mode), it is distributed spirally along the tube wall in the H plane. Therefore, as shown in the H plane of thewaveguide 20, the direction of the magnetic field H1 in thecoupling window 11 of theTEM waveguide 10 and the direction of the magnetic field H2 of thewaveguide 20 are changed. By making them coincide with each other, magnetic field coupling is performed near thecoupling window 11, and conversion from the TEM mode to the TE mode is performed.
[0028]
6 to 8 show a second configuration example of the high-frequency module according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 corresponds to a cross section taken along line BB of FIGS. 7 and 8. In FIG. 7, the thickness of the intermediate layer is omitted and hatched for simplification of the drawing. This high-frequency module has a conversion structure between a TEM mode and another mode, similarly to the high-frequency module shown in FIGS. This high-frequency module is different from the high-frequency module shown in FIGS. 1 to 3 in the portion of thewaveguide 30. In this configuration example, thewaveguide 30 corresponds to a specific example of the “second waveguide” in the present invention.
[0029]
Thewaveguide 30 includes twodielectric substrates 42 and 43, three layers ofground electrodes 31, 33 and 34 provided on thedielectric substrates 42 and 43 and facing each other, and theseground electrodes 31. , 33, and 34 as a conductor that conducts between at least two layers. Thelower ground electrode 31 is uniformly provided on the bottom surface of the lowerdielectric substrate 42. Theupper ground electrode 33 is uniformly provided on the upper surface of the upperdielectric substrate 43. Theintermediate ground electrode 34 is provided between thedielectric substrates 42 and 43.
[0030]
The through holes 32 and 45 are provided at intervals of a predetermined value or less (for example, 1/4 or less of the signal wavelength) so that the transmitted electromagnetic wave does not leak. The inner surfaces of the throughholes 32 and 45 are metallized. The cross-sectional shape of the throughholes 32 and 45 is not limited to a circle, but may be another shape such as a polygon or an ellipse. The throughhole 45 electrically connects theupper ground electrode 33 and theintermediate ground electrode 34. The throughhole 32 electrically connects thelower ground electrode 31 and theintermediate ground electrode 34. The throughhole 45 is arranged so as to surround the connection position P1 with theTEM waveguide 10.
[0031]
In thewaveguide 30, an electromagnetic wave propagates in a region surrounded by thelower ground electrode 31, theintermediate ground electrode 34, and the throughhole 32, for example, in the S direction in the drawing. Thewaveguide 30 may have a configuration of a dielectric waveguide in which the propagation region of the electromagnetic wave is filled with a dielectric, or a configuration of a cavity waveguide having a hollow inside. May be.
[0032]
In this configuration example, theTEM waveguide 10 extends in the stacking direction (Y direction) of theground electrodes 31, 33, and 34 of thewaveguide 30, and the end thereof is disposed via theupper ground electrode 33. From the laminating direction side, it is directly connected to theintermediate ground electrode 34 to be conductive. Therefore, theupper ground electrode 33 is provided with aninsertion hole 44 through which theTEM waveguide 10 is inserted. Theintermediate ground electrode 34 is provided with acoupling window 41 for coupling adjustment near the connection position P1 with theTEM waveguide 10. Thecoupling window 41 is formed by partially cutting theintermediate ground electrode 34 into, for example, a rectangular shape. Theinsertion hole 44 and thecoupling window 41 are provided in a region surrounded by the throughhole 45 as can be seen from FIG.
[0033]
Also in this configuration example, theTEM waveguide 10 is magnetically coupled on the H-plane of thewaveguide 30. In this high-frequency module, the magnetic field distribution in the H plane at the connection between theTEM waveguide 10 and thewaveguide 30 and in the vicinity thereof is as shown in FIG. The magnetic field H1 of theTEM waveguide 10 in the vicinity of the connection portion is distributed mainly in the vicinity of thecoupling window 41 provided around the connection portion, as in the first configuration example. On the other hand, the magnetic field H2 of thewaveguide 30 is, for example, the lowest TE mode (TE₁₀ Mode), it is distributed spirally along the tube wall in the H plane. Therefore, as shown in the H plane of thewaveguide 30, the direction of the magnetic field H1 in thecoupling window 41 of theTEM waveguide 10 and the direction of the magnetic field H2 of thewaveguide 30 are changed. By matching, magnetic field coupling is performed near thecoupling window 41, and conversion from the TEM mode to the TE mode is performed.
[0034]
As described above, in the high-frequency module of each configuration described above, the TEM mode electromagnetic wave is propagated to theTEM waveguide 10 as the first waveguide. The electromagnetic waves in the TEM mode are propagated to the second waveguides (waveguides 20 and 30) that propagate modes other than the TEM mode. At the connection portion between the first waveguide and the second waveguide, as shown in FIGS. 3 and 8, the electromagnetic wave propagated to the first waveguide in the H plane of the second waveguide. The magnetic field coupling is performed so that the direction of the magnetic field H1 of the EMI coincides with the direction of the magnetic field H2 of the electromagnetic wave propagated to the second waveguide, whereby the TEM mode is converted to another mode.
[0035]
Here, a method of adjusting the degree of magnetic field coupling will be described with reference to the first configuration example of FIGS. 1 to 3 as an example.
[0036]
First, as a first adjustment method, there is a method of adjusting the width W of the coupling window 11 (FIG. 3). In this case, when the width W is reduced, the degree of the coupling is reduced.
[0037]
Next, as a second adjustment method, there is a method of adjusting the position at which theTEM waveguide 10 is connected in consideration of the intensity distribution of the magnetic field in thewaveguide 20. As shown in FIGS. 9A and 9B, in a generally polygonal waveguide (cavity resonator), the magnetic field intensity becomes maximum near the center of each side of the polygon. 9 (A) and 9 (B) show the magnetic field distribution in the H plane in a waveguide having a square and a triangular cross section in the H plane direction, respectively. In the figure, the hatched area is the area where the magnetic field intensity is strong.
[0038]
Accordingly, as shown in FIG. 3, theTEM waveguide 10 is connected near the center of the side of the waveguide 20 (the side wall surface formed by the through hole 22), and thecoupling window 11 is also provided around the center. If provided, the strength of the magnetic field is high, so the degree of coupling is high. On the other hand, if the connection position P1 and theconnection window 11 are moved, for example, in the direction of the arrow in FIGS. 4A and 4B and connected at a position away from the center of the side, the degree of the connection becomes weaker. FIG. 4A is an example in which the connection position P1 and thecoupling window 11 are arranged at an end of a side, and FIG.
[0039]
Next, as a third adjustment method, there is a method of separately providing anadjustment window 13 for coupling adjustment at a position different from thecoupling window 11 as shown in FIG. Like thecoupling window 11, theadjustment window 13 is formed by partially cutting out theground electrode 23 into, for example, a rectangular shape. Theadjustment window 13 is disposed, for example, at a position opposite to thecoupling window 11 with the connection position P1 interposed therebetween.
[0040]
In this case, around the connection position P1, the magnetic field due to theTEM waveguide 10 is mainly distributed near thecoupling window 11 and theadjustment window 13. Then, the magnetic fields H11 and H12 are in opposite directions. Therefore, the direction of the magnetic field H11 in thecoupling window 11 matches the direction of the magnetic field H2 of thewaveguide 20. On the other hand, the direction of the magnetic field H12 in theadjustment window 13 is opposite to the direction of the magnetic field H2, and acts in a direction in which the coupling is canceled. Therefore, by adjusting the width W1 of thecoupling window 11 and the width W2 of theadjustment window 13, the coupling adjustment can be performed. For example, if the width W2 of theadjustment window 13 is increased while the width W1 of thecoupling window 11 is kept constant, the coupling becomes gradually weaker.
[0041]
In the above description, the electromagnetic wave is propagated from the first waveguide to the second waveguide. On the contrary, the electromagnetic wave is transmitted from the second waveguide to the first waveguide. It may be made to propagate to the side.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the end of the first waveguide is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the lamination direction side of the ground electrode, and The direction of the magnetic field of the first waveguide and the direction of the magnetic field of the second waveguide are aligned in the H plane so that the magnetic field coupling is performed. Therefore, the mode conversion between the TEM mode and the other modes is performed between the waveguides. Can be performed favorably.
[0043]
Further, according to the present embodiment, since the first waveguide is directly or indirectly connected to the ground electrode of the second waveguide, the first waveguide is widened without changing the connection position. It is possible to perform coupling with maximum efficiency in the frequency band.
[0044]
This will be described with reference to the mode conversion structure of the comparative example shown in FIGS. FIG. 10A is a plan view of this mode conversion structure, and FIG. 10B is a side view of the configuration. In this mode conversion structure, acoupling window 322 is formed in a part of theground electrode 321 in thesecond waveguide 320. It is considered that afirst waveguide 310 such as a microstrip line having an open end is coupled to thesecond waveguide 320 with maximum efficiency. In this case, as shown in the figure, the degree of coupling is maximized by positioning thecoupling window 322 at a distance of λ / 4 (λ: signal wavelength) from the open end of thefirst waveguide 310. Become. However, in the case of such a mode conversion structure, in order to achieve coupling with maximum efficiency, it is necessary to correct the positional relationship between thefirst waveguide 310 and thecoupling window 322 according to the signal frequency.
[0045]
On the other hand, in the case of the mode conversion structure of the present embodiment, since the first waveguide and the second waveguide are directly electrically connected at the connection portion, even if the signal frequency changes, the connection position is not changed. Coupling (mode conversion) can always be performed with maximum efficiency without adjustment. That is, it is possible to perform coupling with maximum efficiency in a wide band.
[0046]
[Modification]
Next, modifications of the above-described high-frequency module and mode conversion structure and method will be described.
[0047]
<First Modification>
FIG. 11 shows a configuration of a high-frequency module according to the present modification. FIG. 12 shows a plan view of this high-frequency module. In FIG. 11, the thickness of the uppermost layer is omitted and hatched for simplification of the drawing. This modification is a configuration example in which the second waveguide is awaveguide waveguide 90 of a multi-mode (dual mode). In this configuration example, theTEM waveguide 10 is connected to the signal input / output unit of the dual-mode waveguide 90.
[0048]
Thewaveguide 90 has adielectric substrate 72,ground electrodes 91 and 93 facing each other, and a plurality of throughholes 92 as conductors that conduct between theground electrodes 91 and 93. In a region surrounded by theground electrodes 91 and 93 and the throughhole 92, electromagnetic waves propagate in two modes, for example, in the S1 and S2 directions in the drawing. The through holes 92 are arranged, for example, in a substantially square shape as a whole.
[0049]
The connection structure between theTEM waveguide 10 and thewaveguide 90 is basically the same as the first configuration example shown in FIGS. 1 to 3. Couplingwindows 71 and 81 for coupling adjustment with theTEM waveguide 10 are provided near the connection positions P11 and P12 with thewaveguide 10. In the illustrated example,coupling windows 71 and 81 are provided in theupper ground electrode 93, and theTEM waveguide 10 is coupled to the periphery thereof. Thecoupling windows 71 and 81 may be provided in thelower ground electrode 91, and theTEM waveguide 10 may be coupled to thelower ground electrode 91.
[0050]
Also in this modified example, theTEM waveguide 10 extends in the stacking direction (Y direction) of theground electrodes 91 and 93 of thewaveguide 90, and the end thereof is connected to one ground from the stacking direction side. It is directly connected to theelectrode 93 and becomes conductive. TheTEM waveguide 10 is magnetically coupled on the H-plane of thewaveguide 90. In this modification, for example, a signal is input to the connection position P11, and a signal is output from the connection position P12.
[0051]
FIGS. 13A and 13B show magnetic field distributions of thewaveguide 90 in two modes. In thewaveguide 90, a first mode in which a magnetic field distribution occurs parallel to the structural symmetry plane 96 (FIG. 13A), and a magnetic field distribution occurs perpendicular to thesymmetry plane 96. A second mode (FIG. 13B) exists. In thewaveguide 90, the signal frequency band can be adjusted by changing the shape of the electromagnetic wave propagation region atdiagonal positions 94 and 95 opposite to thesymmetry plane 96. For example, the band can be widened by making the shape of the propagation region into a shape in which corners are cut off as shown in the figure.
[0052]
There are various types of dual mode waveguides other than the above-described configuration. For example, there is a waveguide that is excited in two magnetic field distribution modes as shown in FIGS. Also in this waveguide, a first mode in which a magnetic field distribution is generated parallel to the structural symmetry plane 97 (FIG. 14B) and a second mode in which a magnetic field distribution is generated perpendicular to the symmetry plane 96 (FIG. 14A). As described above, the mode conversion structure of the present embodiment can be applied to a dual-mode waveguide having another configuration.
[0053]
As described above, according to this modification, the TEM mode waveguide can be connected to the dual modewaveguide type waveguide 90, and conversion between the TEM mode and other modes can be performed. .
[0054]
<Second Modification>
15 to 17 show the configuration of the high-frequency module according to the present modification. In FIG. 15, for simplification of the drawing, the thickness of the intermediate layer is omitted and hatched. FIG. 17 corresponds to a cross section taken along the line CC in FIG.
[0055]
In the high-frequency module of each configuration example so far, the electromagnetic wave propagation region on the second waveguide side is only one. However, in this modification, a multilayer waveguide type waveguide as the second waveguide is used. The wave path 60 has a plurality of electromagnetic wave propagation regions.
[0056]
The waveguide-type waveguide 60 includes twodielectric substrates 52 and 53, three layers ofground electrodes 61, 63 and 64 provided on thedielectric substrates 52 and 53 and facing each other. , 63, and 64, and a plurality of throughholes 55, 62 as conductors that conduct between at least two layers. Thelower ground electrode 61 is uniformly provided on the bottom surface of the lowerdielectric substrate 52. Theupper ground electrode 63 is uniformly provided on the upper surface of the upperdielectric substrate 53. Theintermediate ground electrode 64 is provided uniformly between thedielectric substrates 52 and 53. FIGS. 16A to 16C show the plane configurations of the respective layers of thelower ground electrode 61, theintermediate ground electrode 64, and theupper ground electrode 63.
[0057]
The through holes 55 and 62 are provided at intervals of a predetermined value or less (for example, 1/4 or less of the signal wavelength) so that the propagated electromagnetic wave does not leak. The inner surfaces of the throughholes 55 and 62 are metallized. The cross-sectional shape of the throughholes 55 and 62 is not limited to a circle, and may be another shape such as a polygon or an ellipse. The throughhole 62 electrically connects theupper ground electrode 63 and theintermediate ground electrode 64. The throughhole 55 electrically connects thelower ground electrode 61 and theintermediate ground electrode 64. The through-hole 62 is arranged, for example, in an H shape between theupper ground electrode 63 and theintermediate ground electrode 64. The throughhole 55 is arranged, for example, so as to surround the periphery of the connection position P21 with theTEM waveguide 10.
[0058]
In the waveguide 60, electromagnetic waves propagate in different directions S11 and S12 in twopropagation regions 50A and 50B surrounded by theupper ground electrode 63, theintermediate ground electrode 64, and the throughhole 62. ing. The waveguide 60 may be a dielectric waveguide in which the electromagneticwave propagation regions 50A and 50B are filled with a dielectric, or may be a cavity waveguide having a hollow inside. May be adopted.
[0059]
In this configuration example, theTEM waveguide 10 extends in the stacking direction (Y direction) of theground electrodes 61, 63, 64 of the waveguide waveguide 60, and its end is disposed via thelower ground electrode 61. From the stacking direction side, it is directly connected to theintermediate ground electrode 64 so as to be conductive. Therefore, thelower ground electrode 61 is provided with aninsertion hole 54 through which theTEM waveguide 10 is inserted. Further, theintermediate ground electrode 64 is provided withcoupling windows 51A and 51B for coupling adjustment near the connection position P21 with theTEM waveguide 10. Thecoupling windows 51A and 51B are formed by partially cutting theintermediate ground electrode 64 into, for example, a rectangular shape. Theinsertion hole 54 and thecoupling windows 51A and 51B are provided in a region surrounded by the throughhole 55.
[0060]
In this modification, the connection position P21 is set at the boundary between the twopropagation regions 50A and 50B in theintermediate ground electrode 64. Thecoupling window 51A is provided at a position corresponding to thefirst propagation region 50A, and thecoupling window 51B is provided at a position corresponding to thesecond propagation region 50B. With these structures, theTEM waveguide 10 is magnetically coupled on each of the H planes of the twopropagation regions 50A and 50B, and the electromagnetic wave propagated through theTEM waveguide 10 branches into the twopropagation regions 50A and 50B and propagates. It is supposed to be.
[0061]
That is, as shown in FIG. 16B, around the connection position P21, the magnetic field generated by theTEM waveguide 10 is mainly distributed near thecoupling windows 51A and 51B. Then, the magnetic fields H11 and H12 are in opposite directions. Here, in the connection portion, the directions of the magnetic fields H21 and H22 in therespective propagation regions 50A and 50B of the waveguide 60 are set to be the same as the directions of the magnetic fields H11 and H12 of theTEM waveguide 10. In the respective H planes of thepropagation regions 50A and 50B, magnetic field coupling is favorably performed, and conversion from the TEM mode to another mode is performed.
[0062]
According to this modification, one high-frequency signal propagated in the TEM mode can be branched into a plurality of waves in another mode and propagated. The mode conversion structure of this modification can be suitably used for a duplexer or the like.
[0063]
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, an example is described in which a through hole is used as a structure for conducting between ground electrodes in the second waveguide (waveguide type waveguide). A body may be used. For example, a structure in which a groove-shaped structural portion is provided instead of the through hole and the inner surface thereof is metallized to form a metal wall may be adopted. Such a metal wall can be created by, for example, a micromachine method.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the high-frequency module, the mode conversion structure, or the mode conversion method of the present invention, the end of the first waveguide is directly connected to the second conductor from the lamination direction side of the ground electrode. The first waveguide and the second waveguide are conducted to one of the ground electrodes of the waveguide, and the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated to the first waveguide is propagated to the second waveguide. Since the magnetic field is coupled on the H-plane of the second waveguide so that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave matches, the mode conversion between the TEM mode and the other modes can be performed well between the waveguides. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a high-frequency module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of coupling adjustment in the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 5 is another explanatory diagram of the coupling adjustment in the high-frequency module shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration example of the high-frequency module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 8 is a plan view of an intermediate layer in the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a magnetic field distribution in a polygonal waveguide.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a comparative example with respect to the high-frequency module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a high-frequency module according to a first modification.
FIG. 12 is a plan view of the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing modes of a magnetic field distribution in the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing another example of the dual mode.
FIG. 15 is a perspective view illustrating a configuration of a high-frequency module according to a second modification.
16 is a plan view showing a configuration of each layer in the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 17 is a sectional view of the high-frequency module shown in FIG.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an electromagnetic field distribution in a TE mode waveguide.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing an electromagnetic field distribution in an E plane in a TE mode waveguide.
FIG. 20 is an explanatory diagram of an electromagnetic field distribution in a TM mode waveguide.
FIG. 21 is a configuration diagram of a microstrip line and a coaxial line.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a TEM mode electromagnetic field distribution in a microstrip line and a coaxial line.
FIG. 23 is a perspective view showing an example of a conventional connection structure between a microstrip line and a waveguide.
24 is an explanatory diagram showing an electric field distribution in the connection structure shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10: TEM waveguide, 11, 41, 51A, 51B, 71, 81: coupling window, 20, 30, 60, 90: waveguide type waveguide, 15, 22, 42: through hole.

Claims (8)

Translated fromJapanese

ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、
この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路と
を備え、
前記第２の導波路は、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するようになされており、
前記第１の導波路が、前記グランド電極の積層方向に延在し、その端部が、前記積層方向側から、前記第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通され、かつ、前記第１の導波路と前記第２の導波路とが、前記第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と前記第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、前記第２の導波路のＨ面において磁界結合されている
ことを特徴とする高周波モジュール。A first waveguide for transmitting a TEM mode electromagnetic wave;
A second waveguide coupled to the first waveguide and transmitting an electromagnetic wave of another mode different from the TEM mode;
The second waveguide has a region surrounded by at least two layers of ground electrodes facing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes, and an electromagnetic wave propagates in the region. Has been made,
The first waveguide extends in the stacking direction of the ground electrode, and an end thereof is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the stacking direction side, and The first waveguide and the second waveguide are arranged such that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated through the first waveguide matches the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated through the second waveguide. A high-frequency module, which is magnetically coupled on the H-plane of the second waveguide.前記第２の導波路は、ＴＥモードの電磁波を伝搬するものである
ことを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。The high-frequency module according to claim 1, wherein the second waveguide propagates a TE mode electromagnetic wave.前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部分において、前記グランド電極に部分的に電極を切り欠いた窓が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。2. The high-frequency module according to claim 1, wherein a window in which the electrode is partially cut out is provided in the ground electrode at a coupling portion between the first waveguide and the second waveguide. 3.前記第２の導波路は、電磁波を異なる方向に伝搬する複数の伝搬領域を有した構造となっており、
前記第１の導波路の端部が、前記第２の導波路における複数の伝搬領域の境界部分において磁界結合されている
ことを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。The second waveguide has a structure having a plurality of propagation regions that propagate electromagnetic waves in different directions,
2. The high-frequency module according to claim 1, wherein an end of the first waveguide is magnetically coupled at a boundary between a plurality of propagation regions in the second waveguide. 3.前記第１の導波路を伝搬した電磁波が、前記第２の導波路における複数の伝搬領域に分岐して伝搬されるように、前記第１の導波路の端部が、前記第２の導波路における複数の伝搬領域の境界部分において磁界結合されている
ことを特徴とする請求項４記載の高周波モジュール。The end of the first waveguide is connected to the second waveguide so that the electromagnetic wave propagated through the first waveguide is branched and propagated to a plurality of propagation regions in the second waveguide. 5. The high-frequency module according to claim 4, wherein the magnetic field coupling is performed at the boundary between the plurality of propagation regions.前記第２の導波路は、多重モードで電磁波を伝搬するものである
ことを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。The high-frequency module according to claim 1, wherein the second waveguide propagates an electromagnetic wave in multiple modes.ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路との異なる導波路間におけるモード変換を行うためのモード変換構造であって、
前記第２の導波路は、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するようになされており、
前記第１の導波路が、前記グランド電極の積層方向に延在し、その端部が、前記積層方向側から、前記第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通され、かつ、前記第１の導波路と前記第２の導波路とが、前記第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と前記第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、前記第２の導波路のＨ面において磁界結合されていることにより、モード変換がなされている
ことを特徴とするモード変換構造。A first waveguide for transmitting an electromagnetic wave in a TEM mode, and a second waveguide coupled to the first waveguide for transmitting an electromagnetic wave in another mode different from the TEM mode. A mode conversion structure for performing conversion,
The second waveguide has a region surrounded by at least two layers of ground electrodes facing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes, and an electromagnetic wave propagates in the region. Has been made,
The first waveguide extends in the stacking direction of the ground electrode, and an end thereof is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the stacking direction side, and The first waveguide and the second waveguide are arranged such that the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated through the first waveguide matches the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagated through the second waveguide. A mode conversion structure characterized in that mode conversion is performed by magnetic field coupling on the H-plane of the second waveguide.ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する第１の導波路と、この第１の導波路に結合され、ＴＥＭモードとは異なる他のモードの電磁波を伝搬する第２の導波路とを備え、前記第２の導波路が、互いに対向する少なくとも２層のグランド電極と、少なくとも２層のグランド電極間を導通する導通体とにより囲まれた領域を有し、その領域内を電磁波が伝搬するように構成されている構造物におけるモード変換方法であって、
前記第１の導波路を、前記グランド電極の積層方向に延在し、その端部を、前記積層方向側から、前記第２の導波路のグランド電極のひとつに直接導通し、
かつ、前記第１の導波路と前記第２の導波路とを、前記第１の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向と前記第２の導波路に伝搬される電磁波の磁界の方向とが一致するように、前記第２の導波路のＨ面において磁界結合することにより、モード変換を行う
ことを特徴とするモード変換方法。A first waveguide for transmitting an electromagnetic wave in a TEM mode, and a second waveguide coupled to the first waveguide for transmitting an electromagnetic wave in another mode different from the TEM mode; The waveguide has a region surrounded by at least two layers of ground electrodes facing each other and a conductor that conducts between the at least two layers of ground electrodes, and is configured such that electromagnetic waves propagate in the region. Mode conversion method for a structure having
The first waveguide extends in the direction of lamination of the ground electrode, and the end thereof is directly connected to one of the ground electrodes of the second waveguide from the lamination direction side,
Further, the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagating in the first waveguide and the direction of the magnetic field of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide are defined by the first waveguide and the second waveguide. Wherein the mode conversion is performed by performing magnetic field coupling on the H-plane of the second waveguide so that?

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